Cet article présente principalement la composition et les propriétés mécaniques des vis en acier au carbone couramment utilisées dans l'industrie. D'autres, tels que les alliages d'aluminium, les alliages de cuivre, les alliages de nickel, les alliages de titane ou les superalliages ont également des caractéristiques et des applications différentes.
La teneur en ferro-alliage de chrome de plus de 12% est appelée acier inoxydable, car le chrome est un élément non corrosif, donc l'acier inoxydable résiste bien à la corrosion, plus la teneur en chrome est élevée, meilleure est la résistance à la corrosion. Tous les aciers inoxydables contiennent du carbone en plus du fer et du chrome. Le carbone peut augmenter la dureté, mais il nuit à la résistance à la corrosion car le chrome et le carbone peuvent former des carbures. Le chrome au milieu du carbure n'a pas de propriétés antioxydantes. Lorsque la teneur en carbone augmente, la teneur en chrome doit également augmenter, sinon la résistance à la corrosion se détériorera, de sorte que la majeure partie de la teneur en carbone de l'acier inoxydable est très faible et que la teneur en carbone doit être strictement contrôlée. De plus, tous les aciers inoxydables contiennent d'autres éléments d'alliage. Chaque élément a ses propres caractéristiques. Par exemple, le nickel est l'un des éléments les plus importants, ce qui peut améliorer considérablement la résistance à la corrosion, la fragilité à basse température et la résistance à la température élevée. De plus, le molybdène, le cuivre, le silicium, l'aluminium, le sélénium, le soufre, l'antimoine, le cobalt, le titane, etc. sont tous des éléments d'alliage importants et leurs composants peuvent être contrôlés et formulés pour obtenir les propriétés mécaniques souhaitées.
La raison pour laquelle l'acier inoxydable n'est pas facile à rouiller est que la surface métallique forme naturellement un film d'oxyde invisible qui peut empêcher une oxydation supplémentaire. Pendant le traitement des vis telles que les têtes de forgeage et le tournage, la surface peut être contaminée par de minuscules particules métalliques générées par le moule en cours de traitement et un traitement thermique ultérieur peut également entraîner une contamination. Si la vis est fabriquée sans être nettoyée après sa fabrication, l’apparence de la rouille ne semble pas être une rouille du produit. En fait, il est causé par des impuretés ou des impuretés enfouies à la surface. Par conséquent, les vis en acier inoxydable doivent être lavées à l'acide avant l'expédition. La surface formera rapidement un film d'oxyde et éliminera les contaminants de surface.
L'acier inoxydable est divisé en quatre catégories: austénite, ferrite, martensite et acier à durcissement par précipitation, chacun ayant ses avantages et ses inconvénients. L'acier inoxydable austénitique est le plus utilisé. Environ 80% des vis en acier inoxydable sont fabriquées. Sa microstructure est principalement constituée d'austénite. Le chrome et le nickel sont les principaux éléments d'alliage. Tant qu'il est refroidi, ses propriétés mécaniques peuvent être améliorées. . Le contenu couramment utilisé est 18% de chrome, 8% de nickel est appelé 18-8 ou 300 séries. La résistance à la corrosion est meilleure que celle de l'acier inoxydable ferritique et martensitique et elle n'est pas magnétique. Il a une résistance plus élevée à très basse température ou à haute température. Et bonne dureté. Les aciers inoxydables austénitiques comprennent 301, 302, 303, 303 Se, 304, 305, 384, XM7, 316, 321 et 347.
303 et 303 Se (17/19% de chrome, 8/10% de nickel) sont faciles à tourner et ne conviennent pas pour le passage à froid. 304 (18/20% de chrome, 8/10,5% de nickel, 0,08% ou moins de carbone) convient aux creusets froids et chauds et présente une bonne résistance à la corrosion. Il est couramment utilisé pour produire des vis de travail à chaud de grande taille de forme complexe. 305 (17/19% de chrome, 10,5 / 13% de nickel) réduit la vitesse de durcissement et facilite le formage à froid. 384 (15/17% de chrome, 17/19% de nickel, 0,08% ou moins de carbone) est spécialement utilisé pour les écrous forgés à froid et les vis à empreinte cruciforme. En raison de la forte teneur en nickel, la vitesse de durcissement peut être réduite. 384 Après le capage à froid, il n'y a toujours pas de magnétisme, mais les autres aciers inoxydables austénitiques auront un peu de magnétisme après le cap froid et devront être recuits pour restaurer les propriétés non magnétiques. XM7 (17/19% de chrome, 8/10% de nickel, 3/4% de cuivre) est un 302 amélioré avec une meilleure position à froid et un coût inférieur à 305, 384. 316 (16/18% de chrome, 10/14% de nickel, 2/3% de molybdène et 0,08% ou moins de carbone) ont une excellente résistance à la corrosion par halogène en raison de la présence de molybdène et sont toujours plus élevés que les autres aciers inoxydables austénitiques à des températures élevées. Haute résistance à la traction et intensité latente. 321 (17/19% de chrome, 9/12% de nickel) et 347 (17/19% de cuivre, 9/13% de nickel) sont des aciers inoxydables stables. Ils ont une bonne résistance à la corrosion même à des températures allant jusqu'à 820 ° C. Fabrication de l'industrie aérospatiale ou des vis utilisées pour contaminer l'environnement avec des températures élevées ou des produits chimiques.
La microstructure de l'acier inoxydable ferritique est dominée par la ferrite, qui représente environ 5% des vis en acier inoxydable. Le chrome est le principal élément d'alliage. Il possède des propriétés magnétiques et une meilleure résistance à la corrosion que la martensite. Le contenu des autres éléments est très faible et cet acier inoxydable est particulièrement résistant à la rouille et à la corrosion. 430 vis (14/18% de chrome, 0,12% ou moins de carbone) sont utilisées pour la fabrication des vis. Ils sont principalement utilisés pour le cap froid et le cap chaud. L'ajout de soufre dans 430F peut améliorer les performances de tournage. Si vous considérez l'économie, le coût des matériaux et la résistance à la corrosion, choisissez l'acier inoxydable ferritique pour rendre les vis plus appropriées. Les aciers inoxydables ferritiques et austénitiques ne peuvent pas être trempés et ne peuvent être étirés et renforcés à froid que pour améliorer leur résistance et leur dureté, mais leur ductilité se détériore et ils sont donc généralement recuits pour éliminer les contraintes résiduelles et restaurer la ductilité.
Martensitique martensitique en acier inoxydable microstructure, environ 10% des vis en acier inoxydable, avec le chrome comme principal élément d'alliage, magnétique, peut être trempé pour obtenir les propriétés mécaniques les plus élevées, et SAE 5, 8, ASTM A449. Cependant, la résistance à la corrosion est pire que celle des aciers inoxydables austénitiques et ferritiques. Les vis sont généralement fabriquées à partir de matériaux de la série 400, tels que 410, 416, 416 Se et 431.
410 (12,5 / 13,5% de chrome, carbone inférieur à 0,15%) est similaire à la qualité SAE 5 ou A449. Après le traitement thermique, il peut augmenter la résistance et il est facile d'être froid et chaud. En raison de sa faible teneur en chrome, il est le moins cher dans tous les aciers inoxydables. Si la résistance à la corrosion des vis SAE 5 galvanisées ou cadmiées est insuffisante, 410 peut être utilisé à la place.
416 et 416 Se (12/14% de chrome, moins de 0,15% de carbone, soufre ou arsenic), le tournage peut être le meilleur de tous les aciers inoxydables, équivalent mécaniquement à 410. 431 (15/17% de chrome, 1,25 / 2,5% le nickel et 0,2% ou moins de carbone sont couramment utilisés dans la fabrication de vis aérospatiales. En raison de leur haute résistance et de leur résistance à la corrosion, ils sont faciles à refroidir et à chauffer. Les propriétés mécaniques ne sont pas inférieures à SAE 8 et ASTM A354 Class BD.
Les vis en acier trempé par précipitation représentent 5% des vis en acier inoxydable et leur utilisation est devenue de plus en plus importante. Ils ont une résistance à la corrosion comparable à celle de l'austénite et une résistance élevée équivalente à celle de la martensite. Par exemple, 630 (15,5 / 17,5% de chrome, 3/5% de nickel, 0,07% ou moins de carbone, 0,15 / 0,45% d’yttrium et d’yttrium), également appelé 17-4PH, est l’acier de durcissement par précipitation le plus couramment utilisé. la fabrication de vis, à l'exception de la haute résistance. La ductilité est également bonne et peut supporter des températures élevées et basses.